«Образовательная робототехника»
рабочая программа по технологии (5 класс) на тему

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №5 «Многопрофильная»

Образовательная программа

объединения дополнительного образования

«Образовательная робототехника»

(программа рассчитана на детей 11-12 лет)

научно-технической направленности

срок реализации: 1 год

(2017 – 2018 учебный год)

                                                            Автор: Стрижнев Сергей Васильевич,

                                                              педагог дополнительного образования

                                                             высшей квалификационной категории

г. Нефтеюганск, 2017

Введение

      За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Сегодня промышленные, обслуживающие и домашние роботы широко используются на благо экономик ведущих мировых держав: выполняют работы более дёшево, с большей точностью и надёжностью, чем люди, используются на вредных для здоровья и опасных для жизни производствах. Роботы широко используются в транспорте, в исследованиях Земли и космоса, в хирургии, в военной промышленности, при проведении лабораторных исследований, в сфере безопасности, в массовом производстве промышленных товаров и товаров народного потребления. Роботы играют всё более важную роль в жизни, служа людям и выполняя каждодневные задачи. Интенсивная экспансия искусственных помощников в нашу повседневную жизнь требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит быстро развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные и роботизированные системы.

      В последнее десятилетие значительно увеличился интерес к образовательной робототехнике. В школы закупаются новое учебное оборудование. Робототехника в образовании — это междисциплинарные занятия, интегрирующие в себе науку, технологию, инженерное дело, математику (Science Technology Engineering Mathematics = STEM), основанные на активном обучении учащихся. Во многих ведущих странах есть национальные программы по развитию именно STEM образования. Робототехника  представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Дети и подростки лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего.    

     Новые ФГОС требуют освоения основ конструкторской и проектно-исследовательской деятельности, и программы по робототехнике полностью удовлетворяют эти требования.

Пояснительная записка

Настоящая программа разработана в соответствии с современной нормативной правовой базой в области образования:

- Закон РФ «Об образовании» № 122-ФЗ в последней редакции от 02.02.2011;

- Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 17.12.2010 г. № 1897);

- Федерального компонента государственного стандарта общего образования, утверждённого приказом № 1089 Минобразования Р.Ф. от 05.03.2004г.

- Федерального перечня учебников, рекомендованных (допущенных) Минобразования к использованию в общеобразовательном процессе в общеобразовательных учреждениях, реализующих общеобразовательные программы общего образования на 2011-2014 учебный год утверждённых приказом Минобразования Р. Ф. № 822 от 23. 12. 2009г.

- С требованиями к оснащению образовательного процесса в соответствии федерального компонента государственного образовательного стандарта и с учётом материально технической базы учебных мастерских  МБОУ «СОШ №5».

Программа кружка «Образовательная робототехника»

-  рассчитана на 1 год обучения, носит индивидуальный и групповой характер обучения.

Программа разработана для занятий с обучающимися во второй половине дня в соответствии с новыми требованиями ФГОС основного общего образования второго поколения, разработана на основе программы Симоненко В.Д., Неменского Б.М.  

Данная        программа по робототехнике научно-технической направленности, т.к. так как в наше время робототехники и компьютеризации, ребенка необходимо учить решать задачи с помощью автоматов, которые он сам может спроектировать, защищать свое решение и воплотить его в реальной модели, т.е. непосредственно сконструировать и запрограммировать.

Актуальность развития этой темы заключается в том, что в настоящий момент в России развиваются нано технологии, электроника, механика и программирование. Т.е. созревает благодатная почва для развития компьютерных технологий и робототехники. Успехи страны в XXI веке будут определять не природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий.

По виду – прикладная;

По типу – модифицированная;

По уровню освоения – углубленный уровень.

Уникальность т.е. новизна образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество. Техническое творчество — мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные исследования — многогранная деятельность, которая должна стать составной частью повседневной жизни каждого обучающегося.

    Педагогическая целесообразность этой программы  заключается в том что, она является целостной и непрерывной в течении всего процесса обучения, и позволяет школьнику шаг за шагом раскрывать в себе творческие возможности  и само реализоваться в с современном мире. В процессе конструирования и программирования  дети   получат дополнительное образование в области физики, механики, электроники и информатики.

    Использование Лего-конструкторов во внеурочной деятельности повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов. Одновременно занятия ЛЕГО как нельзя лучше подходят для изучения основ алгоритмизации и программирования

   Работа с образовательными конструкторами LEGO позволяет школьникам в форме познавательной игры узнать многие важные идеи и развить необходимые в дальнейшей жизни навыки. При построении модели затрагивается множество

проблем из разных областей знания – от теории механики до психологии, – что является вполне естественным.

   Очень важным представляется тренировка работы в коллективе и развитие самостоятельного технического творчества.

   Изучая простые механизмы, ребята учатся работать руками (развитие мелких и точных движений), развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

    Преподавание курса предполагает использование компьютеров и специальных интерфейсных блоков совместно с конструкторами. Важно отметить, что компьютер используется как средство управления моделью; его использование направлено на составление управляющих алгоритмов для собранных моделей. Учащиеся получают представление об особенностях составления программ управления, автоматизации механизмов, моделировании работы систем.

   Цель: обучение воспитанников основам робототехники, программирования. Развитие творческих способностей в процессе конструирования и проектирования.

   Задачи:

Обучающие:

- дать первоначальные знания о конструкции  робототехнических устройств;

- научить  приемам сборки и программирования робототехнических устройств;

- сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;

- ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами

Развивающие:

- развивать творческую инициативу и самостоятельность;

        - развивать психофизиологические качества учеников: память, внимание, способность логически мыслить,    анализировать, концентрировать внимание на главном.

                 - Развивать умения излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений.

Воспитывающие:        

- формировать творческое отношение   к выполняемой работе;

        - воспитывать умение работать в коллективе, эффективно распределять обязанности.

 Планируемые результаты обучения

Личностные результаты

К личностным результатам освоения информационных и коммуникационных технологий как инструмента в учёбе и повседневной жизни можно отнести:

• критическое отношение к информации и избирательность её восприятия;

• уважение к информации о частной жизни и информационным результатам других людей;

• осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий с жизненными ситуациями;

• начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с информационными и коммуникационными технологиями.

Предметные результаты

1. В познавательной сфере:

• рациональное использование учебной и дополнительной технической и технологической информации для проектирования и создания объектов труда;
• оценка технологических свойств материалов и областей их применения;
• ориентация в имеющихся и возможных технических средствах и технологиях создания объектов труда;
• владение алгоритмами и методами решения технических и технологических задач;
• классификация видов и назначения методов получения и преобразования материалов, энергии информации, объектов живой природы и социальной среды, а также соответствующих технологий промышленного производства;
• распознавание видов, назначения материалов, инструментов и оборудования, применяемого в техническом труде;
• владение кодами и методами чтения и способами графического представления технической и технологической информации;
• применение общенаучных знаний по предметам естественно-математического цикла в подготовке и осуществлении технологических процессов для обоснования и аргументации рациональности деятельности;
• владение способами научной организации труда, формами деятельности, соответствующими культуре труда и технологической культуре производства;
• применение элементов прикладной экономики при обосновании технологий и проектов.

2. В трудовой сфере:

• планирование технологического процесса и процесса труда;
• подбор материалов с учетом характера объекта труда и технологии;
• проведение необходимых опытов и исследований при подборе материалов и проектировании объекта труда;
• подбор инструментов и оборудования с учетом требований технологии и материально-энергетических ресурсов;
• проектирование последовательности операций и составление операционной карты работ;
• выполнение технологических операций с соблюдением установленных норм, стандартов и ограничений;
• соблюдение норм и правил безопасности труда и пожарной безопасности;
• соблюдение трудовой и технологической дисциплины;
• обоснование критериев и показателей качества промежуточных и конечных результатов труда;
• выбор и использование кодов и средств представления технической и технологической информации и знаковых систем (текст, таблица, схема, чертеж, эскиз, технологическая карта и др.) в соответствии с коммуникативной задачей, сферой и ситуацией общения;
• подбор и применение инструментов приборов и оборудования в технологических процессах с учетом областей их применения;
• контроль промежуточных и конечных результатов труда по установленным критериям и показателям с использованием контрольных и мерительных инструментов;
• выявление допущенных ошибок в процессе труда и обоснование способов их исправления;
• документирование результатов труда и проектной деятельности;
• расчет себестоимости продукта труда;
• экономическая оценка возможной прибыли с учетом сложившейся ситуации на рынке товаров и услуг.

3. В мотивационной сфере:

• оценивание своей способности и готовности к труду в конкретной предметной деятельности;
• выбор профиля технологической подготовки в старших классах полной средней школы или профессии в учреждениях начального профессионального или среднего специального обучения;
• согласование своих потребностей и требований с другими участниками познавательно-трудовой деятельности;
• осознание ответственности за качество результатов труда;
• наличие экологической культуры при обосновании объекта труда и выполнении работ;
• стремление к экономии и бережливости в расходовании времени, материалов, денежных средств и труда.

4. В эстетической сфере:

• дизайнерское проектирование технического изделия;
• моделирование художественного оформления объекта труда;
• разработка варианта рекламы выполненного технического объекта;
• эстетическое и рациональное оснащение рабочего места с учетом требований эргономики и научной организации труда;
• опрятное содержание рабочей одежды.

5. В коммуникативной сфере:

• формирование рабочей группы для выполнения технического проекта с учетом общности интересов и возможностей будущих членов трудового коллектива;
• выбор знаковых систем и средств, для кодирования и оформления информации в процессе коммуникации;
• оформление коммуникационной и технологической документации с учетом требований действующих стандартов;
• публичная презентация и защита проекта технического изделия;
• разработка вариантов рекламных образов, слоганов и лейблов;
• потребительская оценка зрительного ряда действующей рекламы.

6. В психофизической сфере

• развитие способностей к моторике и координации движений рук при работе с ручными инструментами и выполнении станочных операций;

• достижение необходимой точности движений при выполнении различных технологических операций;
• соблюдение требуемой величины усилия, прикладываемого к инструменту с учетом технологических требований;
• сочетание образного и логического мышления в процессе проектной деятельности.

Метапредметные результаты

Регулятивные универсальные учебные действия:

• освоение способов решения проблем творческого характера в жизненных ситуациях;

• формирование умений ставить цель – создание творческой работы, планировать достижение этой цели, создавать вспомогательные эскизы в процессе работы;

• оценивание получающегося творческого продукта и соотнесение его с изначальным замыслом, выполнение по необходимости коррекции либо продукта, либо замысла,
• соотнесение целей с возможностями
• определение временных рамок
• определение шагов решения задачи
• видение итогового результата
• распределение функций между участниками группы

• планирование последовательности шагов алгоритма для достижения цели;

• поиск ошибок в плане действий и внесение в него изменений.

Познавательные универсальные учебные действия:

• умение задавать вопросы
• умение  получать помощь
• умение пользоваться справочной, научно-популярной литературой, сайтами

• построение логической цепи рассуждений.

Коммуникативные универсальные учебные действия:

• умение обосновывать свою точку зрения (аргументировать, основываясь на предметном знании)
• способность принять другую точку зрения, отличную от своей
• способность работать в команде;

• выслушивание собеседника и ведение диалога.

Основными формами учебного процесса являются:

• групповые учебно-практические занятия;
• работа по индивидуальным планам (исследовательские проекты);
• участие в соревнованиях между группами;
• комбинированные занятия.

Основные методы обучения, применяемые в прохождении программы в школе:

1. Проблемный.

2. Частично-поисковый.

3. Исследовательский.

4. Проектный.

Требования к знаниям и практическим умениям учащихся.

     По окончанию курса обучения учащиеся должны

 ЗНАТЬ:

          -правила безопасной работы;

-основные компоненты конструкторов ЛЕГО;

-конструктивные особенности различных моделей, сооружений и механизмов;

-компьютерную среду, включающую в себя графический язык программирования;

-виды подвижных и неподвижных соединений в конструкторе;
основные приемы конструирования роботов;

-конструктивные особенности различных роботов;

-как передавать программы в RCX;

     -порядок создания алгоритма программы, действия робототехнических средств;

     -как использовать созданные программы;

-самостоятельно решать технические задачи в процессе конструирования роботов (планирование предстоящих действий, самоконтроль, применять полученные знания, приемы и опыт конструирования с использованием специальных элементов, и других объектов и т.д.);

-создавать реально действующие модели роботов при помощи специальных элементов по разработанной схеме, по собственному замыслу;

-создавать программы на компьютере для различных роботов;

-корректировать программы при необходимости;

  УМЕТЬ:

     -принимать или намечать учебную задачу, ее конечную цель.

     - проводить сборку робототехнических средств, с применением LEGO конструкторов;

     - создавать программы для робототехнических средств.

     - прогнозировать результаты работы.

     - планировать ход выполнения задания.

     - рационально выполнять задание.

     - руководить работой группы или коллектива.

     - высказываться устно в виде сообщения или доклада.

     - высказываться устно в виде рецензии ответа товарища.

     - представлять одну и ту же информацию различными способами

Отличительные особенности программы:

   Уникальность т.е. новизна образовательной робототехники заключается в возможности объединить конструирование и программирование в одном курсе, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления, через техническое творчество. Техническое творчество — мощный инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного мышления.

Краткое описание основных методов и форм работы с учащимися, планируемых по каждому разделу:

Обучение с LEGO® Education всегда состоит из 4 этапов:

1. Установление взаимосвязей,
2. Конструирование, 
3. Рефлексия, 
4. Развитие.

Установление взаимосвязей. При установлении взаимосвязей учащиеся как бы «накладывают» новые знания на те, которыми они уже обладают, расширяя, таким образом, свои познания. К каждому из заданий комплекта прилагается анимированная презентация. Использование этих анимации, позволяет проиллюстрировать занятие, заинтересовать учеников, побудить их к обсуждению темы занятия. 

Конструирование. Учебный материал лучше всего усваивается тогда, когда мозг и руки «работают вместе». Работа с продуктами LEGO Education базируется на принципе практического обучения: сначала обдумывание, а затем создание моделей. В каждом задании комплекта для этапа «Конструирование» приведены подробные пошаговые инструкции. 

Рефлексия. Обдумывая и осмысливая проделанную работу, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. В разделе «Рефлексия» учащиеся исследуют, какое влияние на поведение модели оказывает изменение ее конструкции: они заменяют детали, проводят расчеты, измерения, оценки возможностей модели, создают отчеты, задействуя в них свои модели. На этом этапе учитель получает прекрасные возможности для оценки достижений учеников.

Развитие. Процесс обучения всегда более приятен и эффективен, если есть стимулы. Поддержание такой мотивации и удовольствие, получаемое от успешно выполненной работы, естественным образом вдохновляют учащихся на дальнейшую творческую работу. В раздел «Развитие» для каждого занятия включены идеи по созданию и программированию моделей с более сложным поведением. 

Методы обучения

1. Словесные: рассказ, беседа, объяснение;
2. Наглядные: иллюстрации, демонстрации;
3. Практические: практические занятия;
4. Репродуктивные: проблемно-поисковые: повторение, конструирование
5. Эвристический: продумывание будущей работы.

    В процессе реализации программы используются разнообразные формы занятий: беседа, практическая работа, рассказ, сопровождаемый наглядным показом и демонстрацией образцов готовых изделий. В пределах одного занятия виды деятельности могут меняться несколько раз, что способствует удержанию внимании обучающихся и предупреждает их переутомление.  При составлении расписания занятий учитывались санитарно-эпидемиологические требования к учреждения дополнительного образования. Занятия стандартные два по 40 минут с 10 минутным перерывом.

   Возраст детей, участвующих в реализации данной дополнительной образовательной программы колеблется от 10 до 14 лет. В коллектив могут  быть приняты все желающие, не имеющие противопоказаний по здоровью.

В реализации программы участвуют

  Дети в возрасте 11-12лет.

  Разработанная программа по своему тематическому содержанию применима как для обучающихся среднего, так и для старшего звена.

Срок реализации программы 1 год.

Форма и режим занятий:

  Обучение рассчитано на детей 11-12 лет 144 часов в год (4 часа в неделю).

Учебно-тематический план

«Образовательная робототехника»

1 год обучения.

Содержание программы

«Образовательная робототехника»

1 год обучения.

Методическое обеспечение дополнительной образовательной программы

   При реализации данной программы используются следующие методы:

объяснительно-иллюстративные;

словесные;

наглядные;

практические;

проектные методики;

частично-поисковые;

проблемные

исследовательские.

   Применение данных методов в образовательном процессе способствует повышению интереса обучающихся к работе по данной программе, способствует расширению кругозора обучающихся, формированию навыков самостоятельной работы, работы с различными источниками информации, что способствует более успешной адаптации детей и подростков в окружающем их социуме.

Описание учебно-методического и материально-технического

обеспечения образовательного процесса.

Кабинет технология (Легоконструирование)

Для отражения количественных показателей в требованиях используется следующая система символических обозначений:

• К – для каждого ученика (15 ученических комплектов на мастерскую плюс один комплект для учителя);
• М – для мастерской (оборудование для демонстраций или использования учителем при подготовке к занятиям, редко используемое оборудование);
• Ф– для фронтальной работы (8 комплектов на мастерскую, но не менее 1 экземпляра на двух учеников,);

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.А. Козлова, Робототехника в образовании [электронный  

2. Дистанционный курс «Конструирование и робототехника» -    

3. Белиовская Л.Г., Белиовский А.Е. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW. – М.: ДМК, 2010, 278 стр.;

    4. ЛЕГО-лаборатория (Control Lab):Справочное пособие, - М.: ИНТ, 1998, 150 стр.

    5. Ньютон С. Брага. Создание роботов в домашних условиях. – М.: NT Press, 2007, 345 стр.;

6. ПервоРобот NXT 2.0: Руководство пользователя. – Институт новых технологий;

7. Применение учебного оборудования. Видеоматериалы. – М.: ПКГ «РОС», 2012;

8. Программное обеспечение LEGO Education NXT v.2.1.;

9. Рыкова Е. А. LEGO-Лаборатория (LEGO Control Lab). Учебно-методическое пособие. – СПб, 2001,   59 стр.

10. Чехлова А. В., Якушкин П. А.«Конструкторы LEGO DAKTA в курсе        

 информационных технологий. Введение в робототехнику». - М.: ИНТ, 2001 г.

11. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. С-Пб, «Наука», 2011г.

Интернет ресурсы

• http://lego.rkc-74.ru/ 
• http://www.lego.com/education/   
• http://www.wroboto.org/
• http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника.

• http://www.robot.ru Портал Robot.Ru Робототехника и Образование.   http://learning.9151394.ru

• Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации/Федеральные государственные образовательные    стандарты: http://mon.gov.ru/pro/fgos/
• Сайт Института новых технологий/ ПервоРобот LEGO WeDo:
• http://www.int-     edu.ru/object.php?m1=3&m2=62&id=1002
• http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792
• www.uni-altai.ru/info/journal/vesnik/3365-nomer-1-2010.html
• http://confer.cschool.perm.ru/tezis/Ershov.doc  
• http://www.openclass.ru/wiki-pages/123792
• http://pedagogical_dictionary.academic.ru
• http://learning.9151394.ru/course/view.php?id=17

Приложение.

Календарно-тематическое планирование занятий

«Образовательная робототехника»

1 год обучения.

Оценочные и методические материалы

   - соревнования;

   - учебно-исследовательские конференции.

   - проекты.

   - подготовка рекламных буклетов о проделанной работе;

   - отзывы преподавателя и родителей учеников на сайте школы.

Формы подведения итогов реализации дополнительной образовательной программы.

1. Проведение соревнований и показательных выступлений.
2. Участие детей в районных, областных выставках, соревнованиях, конкурсах

различного уровня.

3. Итоговая выставка работ учащихся.

Контроль усвоения программы курса безотметочный.

• защита итоговых робо-проектов;
• участие в конкурсах на лучшею презентацию к созданному робо-проекту;
• участие в школьных и городских научно-практических конференциях (конкурсах исследовательских работ).